Arnau de Vilanova considère souvent la philosophie naturelle d’Aristote comme base théorique mais, pour l’orientation médicale, il opte généralement pour les autorités en matière de médecine : Hippocrate et Galien. Il traduit, adapte et commente quelques-unes de leurs œuvres pendant les cours qu’il dispense. De plus, face aux courants empiristes qui prirent de l’ampleur à Montpellier, Arnau revendique la nécessité d’étudier sans intermédiaires les textes d’Hippocrate et de Galien, « car non seulement ils furent les artifices de la raison et possédaient la technique mais, de plus, ils transmirent la méthode pour trouver la pratique correcte dans l’application des remèdes ». Ses louanges au « très expert » Hippocrate sont constantes, bien qu’il ne semble pas qu’il dispose d’un grand nombre de textes hippocratiques et qu’il les connaisse généralement par le biais des commentaires de Galien. C’est sans nul doute le fondement de toute la doctrine médicale du maître de Montpellier et l’auteur qu’il cite de loin le plus. Arnau fait usage et diffuse le « nouveau Galien » dans ses leçons et dans ses œuvres. À Montpellier, le progrès de la connaissance de Galien culmine avec l’œuvre d’Arnau et les réglementations papales de 1309. La gestion des études médicales de l’Université de Montpellier réalisée en 1309 par Clément V, avec le conseil d’Arnau et d’autres maîtres de la même université, officialise la prédominance galénique dans le curriculum.
De même, Arnau de Vilanova ne sous-estime pas la médecine arabe, qui était devenue le principal véhicule de transmission de la tradition grecque. Il traduit Avicenne et Abū al-Ṣalt. Il utilise et loue également souvent des auteurs comme Al-Kindi, Rhazès ou Avicenne. Quoi qu’il en soit, il ne reconnaît pas toujours sa dette envers Avicenne et est critique envers les avicennistes, qui gagnaient du terrain dans les universités, en les nommant « étudiants d’un seul livre », car ils trouvaient des réponses faciles à tous les problèmes médicaux dans le Canon, en oubliant les textes d’Hippocrate et de Galien. Toutefois, les attaques les plus féroces furent contre Averroès et ses disciples. Certaines de ses œuvres ont même une tournure anti-averroïste. De la même manière, Arnau rejette la tradition médicale du Moyen âge latin, aussi bien les auteurs antérieurs que les contemporains.
